论文部分内容阅读
利用具有高度生物相容性的新型无机材料构筑高效的生物-无机界面,促进生物分子在界面上活性的提高,实现蛋白质与宏观电极之间直接快速的电子转移,是生命科学和材料科学等领域的研究热点。本论文基于有序排列的新型无机材料TiO2纳米管阵列及二维钻铝水滑石薄膜,构筑了具有高度生物相容性和高效电子传递性能的生物-无机界面,通过研究固定化氧化还原蛋白的界面电子传递行为研究了无机材料的界面性能,为界面仿生新材料的发展及应用提供了新的发展思路。本论文研究内容主要包括以下两部分：(1)采用阳极氧化法制备了具有高生物相容性的结构有序的TiO2纳米管阵列材料,通过静电组装对血红蛋白(Hb)进行固定化,衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)及荧光光谱(FT)结果显示固定化的Hb二级结构保持良好并且活性中心的环境亲水性增强。电化学研究显示,Hb/TiO2/Ti实现了Hb的直接电子传递行为,并且通过调变电解液的pH值及扫描速度优化了Hb在TiO2/Ti界面上的电子传递性能。将其应用到双氧水的催化氧化反应中,表现出良好的电化学催化活性。(2)采用成核晶化隔离法及尿素法制备了不同粒度的钴铝水滑石前体,并将具有电活性物质Fe(CN)64-及Fe(CN)63-插入到水滑石层间,对Au电极表面进行修饰。通过交流阻抗(EIS)等电化学手段对其界面电子传递进行研究,结果表明不同阴离子插层水滑石,其电子传递速率顺序为Co-Al-Fe(CN)63--LDH>Co-Al-NO3"-LDH>Co-Al-Fe(CN)64-LDH。进一步对水滑石粒度进行调变,显示粒度的减小促进了界面电子传递速度,其中CO-Al-NO3--LDH电子传递性能对水滑石粒度的依赖性更强。将辣根过氧化物酶(HRP)固定在修饰电极上,研究了不同价态铁物种的电子传递性能差异,Co-Al-Fe(CN)64--LDH修饰电极对HRP氧化还原性能表现出钝化的特性,Co-Al-Fe(CN)63--LDH修饰电极对HRP氧化还原性能表现出锐化的特性。